Metode Pembuatan Nanokitosan (Nanochitosan)

1. PENDAHULUAN

 

Kitosan merupakan polisakarida kationik hasil deasetilasi kitin yang tersusun atas unit β-(1→4)-D-glukosamin dan N-asetil-D-glukosamin. Karena memiliki gugus amina bebas (–NH₂), kitosan bersifat reaktif dan mudah dimodifikasi secara kimia maupun fisik. Dalam skala nano, nanokitosan menunjukkan peningkatan luas permukaan, muatan permukaan, kemampuan penetrasi biologis, serta aktivitas antimikroba dibandingkan bentuk bulk-nya. Oleh karena itu, nanokitosan banyak diaplikasikan dalam bidang biomedis, farmasi, pangan, dan akuakultur.

Berbagai metode telah dikembangkan untuk menghasilkan nanokitosan dengan ukuran partikel 10–500 nm, distribusi ukuran sempit, serta stabilitas koloid yang baik.

 

2. METODE PEMBUATAN NANOKITOSAN

 

2.1. Metode Gelasi Ionik (Ionic Gelation Method)

Metode gelasi ionik merupakan teknik yang paling banyak digunakan karena sederhana, tidak memerlukan pelarut organik, dan berlangsung pada suhu kamar.

Prinsip

Nanokitosan terbentuk melalui interaksi elektrostatik antara gugus amina bermuatan positif (–NH₃⁺) pada kitosan dan polianion seperti sodium tripolifosfat (TPP). Interaksi ini menghasilkan ikatan silang (crosslinking) yang membentuk nanopartikel secara spontan.

Prosedur Umum

1. Kitosan dilarutkan dalam larutan asam asetat 1% (v/v) hingga konsentrasi 0,1–1,0% (b/v).
2. pH disesuaikan pada 4,5–5,5.
3. Larutan TPP (0,1–0,5% b/v) disiapkan dalam akuades.
4. Larutan TPP ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan kitosan sambil diaduk magnetik.
5. Nanopartikel terbentuk secara spontan melalui proses self-assembly.
6. Suspensi disentrifugasi untuk pemurnian dan kemudian dapat dikeringkan menggunakan freeze-drying.

Parameter Kritis

• Rasio kitosan:TPP
• Berat molekul kitosan
• Derajat deasetilasi
• Kecepatan pengadukan
• pH larutan

Ukuran partikel yang dihasilkan umumnya 50–300 nm.

Referensi utama:
Calvo et al., 1997; Journal of Applied Polymer Science
Fan et al., 2012; Carbohydrate Polymers

 

2.2. Metode Emulsifikasi dan Crosslinking

Prinsip

Kitosan dilarutkan dalam fase air, kemudian diemulsikan ke dalam fase minyak membentuk emulsi air-dalam-minyak (W/O). Agen pengikat silang seperti glutaraldehida ditambahkan untuk membentuk nanopartikel stabil.

Tahapan

1. Larutan kitosan dibuat dalam asam asetat.
2. Ditambahkan ke dalam fase minyak (misalnya parafin cair) dengan surfaktan (Span 80).
3. Emulsifikasi dilakukan menggunakan homogenizer berkecepatan tinggi.
4. Agen crosslinker ditambahkan.
5. Nanopartikel dipisahkan dengan sentrifugasi dan dicuci dengan pelarut organik.

Ukuran partikel biasanya 100–500 nm.

Kelebihan

• Struktur partikel lebih kuat.
• Cocok untuk enkapsulasi obat hidrofobik.

Kekurangan

• Menggunakan pelarut organik.
• Potensi residu crosslinker toksik.

Referensi:
Bodmeier et al., 1989; International Journal of Pharmaceutics

 

2.3. Metode Reverse Micelle

Prinsip

Kitosan ditempatkan dalam sistem micelle terbalik dalam pelarut organik. Reaksi crosslinking terjadi di dalam inti micelle.

Ciri

• Kontrol ukuran sangat baik.
• Memerlukan surfaktan dan pelarut organik.
• Cocok untuk aplikasi farmasi presisi.

Ukuran partikel: 20–200 nm.

Referensi:
Mao et al., 2001; Journal of Controlled Release

 

2.4. Metode Nanopresipitasi

Prinsip

Nanokitosan terbentuk melalui presipitasi spontan akibat perubahan kelarutan ketika larutan kitosan dicampurkan dengan pelarut non-solven.

Prosedur

1. Larutan kitosan disiapkan dalam asam asetat.
2. Larutan diteteskan ke dalam pelarut non-solven (etanol) di bawah pengadukan cepat.
3. Partikel nano terbentuk akibat supersaturasi dan presipitasi instan.

Ukuran partikel umumnya <200 nm.

Referensi:
Fessi et al., 1989; International Journal of Pharmaceutics

 

2.5. Metode Ultrasonikasi

Prinsip

Gelombang ultrasonik memecah partikel kitosan menjadi ukuran nano melalui efek kavitasi.

Tahapan

1. Larutan kitosan disiapkan.
2. Diproses menggunakan probe sonicator (20–40 kHz).
3. Waktu sonikasi dan amplitudo menentukan ukuran partikel.

Ukuran partikel: 50–300 nm.

Metode ini sering dikombinasikan dengan gelasi ionik untuk meningkatkan homogenitas.

Referensi:
Qi et al., 2004; Carbohydrate Research

 

3. Karakterisasi Nanokitosan

Setelah sintesis, dilakukan karakterisasi meliputi:

• Ukuran partikel dan distribusi (Dynamic Light Scattering/DLS)
• Morfologi (SEM atau TEM)
• Zeta potential
• FTIR untuk konfirmasi interaksi ionik
• Efisiensi enkapsulasi (jika digunakan sebagai carrier)

 

4. Perbandingan Metode

Metode	Ukuran (nm)	Pelarut Organik	Kompleksitas	Stabilitas
Gelasi ionik	50–300	Tidak	Rendah	Baik
Emulsifikasi	100–500	Ya	Sedang	Sangat baik
Reverse micelle	20–200	Ya	Tinggi	Baik
Nanopresipitasi	<200	Ya	Sedang	Baik
Ultrasonikasi	50–300	Tidak	Rendah	Sedang

 

5. KESIMPULAN

Metode gelasi ionik merupakan teknik paling populer dan ramah lingkungan untuk produksi nanokitosan, terutama untuk aplikasi biomedis dan pangan. Namun, pemilihan metode harus disesuaikan dengan tujuan aplikasi, kebutuhan ukuran partikel, stabilitas, serta regulasi keamanan.

 

DAFTAR REFERENSI

1. Calvo, P., et al. (1997). Novel hydrophilic chitosan–polyethylene oxide nanoparticles as protein carriers. Journal of Applied Polymer Science.
2. Fan, W., et al. (2012). Preparation and characterization of chitosan nanoparticles. Carbohydrate Polymers.
3. Bodmeier, R., et al. (1989). Preparation and characterization of chitosan microparticles. International Journal of Pharmaceutics.
4. Mao, S., et al. (2001). Chitosan-based formulations for drug delivery. Journal of Controlled Release.
5. Qi, L., et al. (2004). Preparation and antibacterial activity of chitosan nanoparticles. Carbohydrate Research.

#PembuatanNanokitosan

#NanochitosanPreparation

#KitosanBersifatReaktif

#MetodeUltrasonikasi

#ProduksiNanokitosan